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Einrichtung zum Schwenken eines mit einem zweiten Körper durch ein
Scharniergelenk verbundenen Körpers, insbesondere von beweglichen Brücken Soll ein
mit einem zweiten Körper durch ein Scharniergelenk verbundener Körper gegenüber
dem zweiten Körper geschwenkt werden, so kann die Schwenkbewegung mechanisch mittels
Zahnräder, Seilzüge u dgl. durchgeführt werden. Die Abmessungen der Schwenkeinrichtung
sind abhängig von der Größe der zum Schwenken notwendigen Kraft, von der Schwenkgeschwindigkeit
und dem Schwenkwinkel. Im allgemeinen beanspruchen derartige mechanische Schwenkeinrichtungen,
z. B. bei Drehbrücken, Klappbrücken, Verladebrücken, Landebrücken, Fähren usw.,
viel Raum und Gewicht. Außerdem bedürfen sie der Wartung.
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Man hat nun versucht, derartige Schwenkbewegungen hydraulisch durchzuführen,
um die Vorteile der hydraulischen Vorrichtungen - verhältnismäßig geringer Raumbedarf,
geringes Gewicht, stufenlos regelbare Geschwindigkeit - ausnutzen zu können. Beim
Schwenken um kleine Winkel werden im allgemeinen hydraulische Pressen, bestehend
aus Zylinder und Kolben, derart zwischen die beiden Körper geschaltet, daß sie bei
eingefahrenem Kolben die kurze Sehne eines um die Achse des Scharniergelenkes geschlagenen
Kreises bilden, während sie bei ausgefahrenem Kolben eine entsprechend lange Sehne
dieses Kreises darstellen. Der Unterschied zwischen der kurzen und der langen Sehne
ist bestimmend für den erreichten Schwenkwinkel. Die in den hydraulischen Pressen
aufzuwendende Kraft ist bei gleichem Gewicht der zu bewegenden Körper umgekehrt
proportional dem Abstand der Sehne vom Schwenkpunkt. Dieser Abstand verkleinert
sich bei zunehmendem Schwenkhebel.
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Wird der Abstand gleich Null, so ist ein Schwenken des betreffenden
Körpers mit Kraft nicht mehr möglich. Der Abstand der Sehne vom Schwenkmittelpunkt
wird beim Schwenken um 180° gleich Null, weil dann die lange Sehne gleich dem Durchmesser
des Schwenkkreises ist und demgemäß durch den Schwenkmittelpunkt hindurchgeht. Sonach
werden die hydraulischen Pressen um so gleichmäßiger beansprucht, je kleiner der
Schwenkwinkel ist.
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Für große Schwenkwinkel sind daher Spezialkonstruktionen nötig. Zum
Beispiel ist hierfür folgende Bauart bekanntgeworden: Man ordnet eine hydraulische
Presse so an, daß sie nicht die Sehne eines Drehkreises bildet, sondern daß ihre
Achse etwa mit der Achse des Scharniergelenks zusammenfällt. Der Zylinder der Presse
wird fest mit dem festgehaltenen Körper verbunden. Der zugehörige Kolben ist gegenüber
diesem Körper nur längs verschiebbar, aber nicht schwenkbar. Die Stange des Kolbens
ist in einem weiteren Zylinder, der an dem zu schwenkenden Körper angeordnet ist,
mittels einer Schraubenführung gelagert. Der Kolben wird durch eine Druckflüssigkeit
längs verschoben, und infolge der Schraubenführung werden gleichzeitig der weitere
Zylinder und der mit ihm verbundene Körper geschwenkt. Es wird also grundsätzlich
eine Kraft, die in der Scharnierachse wirkt, umgeleitet in senkrecht dazu wirkende
Drehkräfte. Dieses Umleiten erfordert einen entsprechend großen konstruktiven Aufwand.
Außerdem ist eine solche Einrichtung nur schwierig in einzelne einfache Elemente
aufzugliedern und erfordert verhältnismäßig große Abmessungen. Darüber hinaus ist
die Abdichtung schwierig und fehlerempfindlich.
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Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zum Schwenken eines mit einem
zweiten Körper durch ein Scharniergelenk verbundenen Körpers auch für große Schwenkwinkel
so zu gestalten, daß die hierfür erforderlichen Bauelemente einfach, serienmäßig
herstellbar und demgemäß zur Lagerhaltung geeignet sind sowie leicht und gut überwachbar
sind und einen geringen Raumbedarf haben. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht,
daß zwischen den beiden Körpern wenigstens zwei hintereinander geschaltete hydraulische
Pressen angeordnet sind, die miteinander und mit dem Scharniergelenk oder mit einem
zu diesem gleichachsigen Gelenk durch ein Koppelglied gelenkig verbunden sind.
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Zweckmäßig ist die Länge jeder hydraulischen Presse im eingezogenen
Zustand zwischen der Anlenkstelle der Presse an dem betreffenden Körper und ihrer
Anlenkstelle an dem Koppelglied erheblich größer als der
Abstand,
den die Anlenkstelle der Presse an dem Koppelglied von dem Scharniergelenk hat.
Vorzugsweise besteht das Koppelglied aus einer Scheibe, die mit einer Anschlagfläche
versehen ist, mit der sie an einem der beiden Körper anzuliegen vermag. Die Einrichtung
kann auch zwei oder mehr zueinander parallel geschaltete hydraulische Pressen aufweisen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zueinander parallel geschalteten hydraulischen
Pressen und wenigstens eine weitere hydraulische Presse, die bezüglich des Kraftflusses
hinter die parallel geschalteten Pressen geschaltet ist, im eingefahrenen Zustand
derart ineinander geschachtelt sind, daß die Gesamtheit der betreffenden hydraulischen
Pressen keine wesentlich größere Länge hat als eine einzelne dieser Pressen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen Fig. 1 bis 3 eine Einrichtung zum Schwenken eines mit einem zweiten
Körper durch ein Scharniergelenk verbundenen Körpers in drei verschiedenen Stellungen,
Fig. 4 eine andere Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung und Fig. 5 bis
11 verschiedene Anordnungen von ineinandergeschachtelten hydraulischen Pressen.
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In den Figuren ist der festgehaltene Körper, im folgenden Fixkörper
genannt, mit 1 und der gegenüber diesem schwenkbare Körper mit 2 bezeichnet. Bei
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 wird der Körper 2 gegenüber dem Fixkörper
1 um 180° in einem Scharniergelenk 3 geschwenkt. Gleichachsig zu diesem Gelenk ist
als Koppelglied 4 eine Scheibe oder eine Gruppe solcher Scheiben derart gelagert,
daß die Scheibe unabhängig von dem Körper 2 gegenüber dem Fixkörper 1 geschwenkt
werden kann. An einer Anlenkstelle 5 der Scheibe 4 sind die Zylinder zweier doppelt
wirkender hydraulischer Pressen 6 und 7 angeschlossen, deren Kolbenstangen in den
Anlenkstellen 8 bzw. 9 an den Körpern 1 bzw. 2 angelenkt sind.
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Bei der Stellung nach Fig. 1 liegt der Körper 2 oberhalb des Fixkörpers
1 parallel zu diesem. Die Scheibe liegt mit einer Anschlagfläche 10 auf der Oberseite
des Fixkörpers 1 auf. Die Kolbenstangen der hydraulischen Pressen 6 und 7 sind soweit
wie möglich eingezogen. Die Kolben liegen dabei je an einer Stirnseite der Zylinder
an. Die Längen der eingezogenen hydraulischen Pressen zwischen den Anlenkstellen
8 bzw. 9 an den Körpern 1 und 2 und der Anlenkstelle 5 an der Scheibe sind erheblich
größer als der Abstand der Anlenkstelle 5 von dem Scharniergelenk 3.
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Nach Fig. 2 ist die Kolbenstange der hydraulischen ; Presse 7 bei
unveränderter Lage der Scheibe und der Presse 6 soweit wie möglich ausgeschoben.
Hierdurch ist der Körper 2 gegenüber dem Fixkörper 1 um 90° geschwenkt worden. Der
Körper 2, die Scheibe und die hydraulische Presse 7 werden danach als starres ;
Ganzes gemäß Fig. 3 um 90° nach unten geschwenkt, indem die Kolbenstange der hydraulischen
Presse 6 soweit wie möglich ausgeschoben wird.
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Naturgemäß kann man zuerst auch die hydraulische Presse 6 und danach
die Presse 7 oder auch beide Pressen gleichzeitig betätigen.
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Durch eine entsprechende Anordnung kann man auch noch größere Schwenkwinkel,
z. B. von 360'', erzielen. Die Anlenkstellen, an denen die hydraulischen Pressen
an der Scheibe angelenkt sind, brauchen nicht gleichachsig zu sein.
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Die beschriebene Einrichtung ermöglicht es sonach, durch unmittelbaren
Kraftantrieb über zwei hydraulische Pressen und unter Zwischenschaltung einer Scheibe
die sonst nur auf umständliche Weise erreichbare Schwenkbewegung um 180° und unter
Umständen um noch größere Winkel nach beiden Richtungen vorznehmen. Das Schamiergelenk
kann hierbei in üblicher Weise ausgebildet sein. Die starre Scheibe ist ein denkbar
einfacher Konstruktionsteil,. und die beiden hydraulischen Pressen sind handelsüblich.
Die Einzelteile lassen sich auch gut überwachen und sind auswechselbar. Die Kraftzuleitung
zu den Zylindern kann übersichtlich angeordnet werden, und der Raumbedarf der Einrichtung
ist gering.
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Wie Fig. 4 zeigt, ist es auch möglich, daß man mehrere hydraulische
Pressen zwischen den beiden Körpern 1 und 2 hintereinanderschaltet. Dabei liegen
die Gelenke 11, 12 und 13; in denen die hydraulischen Pressen 14 kettenartig miteinander
bzw. mit den Körpern 1 und 2 verbunden sind, auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt
in der Achse des Scharnieres liegt. Die Gelenke 11 sind mit dem Schamiergelenk 3
durch senkrecht zur Zeichnungsebene angeordnete, die Koppelglieder 15 bildende Scheiben
verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß die hydraulischen Pressen immer mit dem
größtmöglichen Hebelarm in bezug auf das Scharniergelenk 3 wirken. Außerdem verhindern
die Scheiben ein Ausweichen der Pressen quer zu ihrer Längsmittelebene. Statt der
Scheiben kann man auch Stangen anwenden, wenn man die notwendige Quersteifigkeit
durch andere Mittel herstellt.
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Es ist auch möglich, daß die Abstände zwischen den Gelenken 11, 12
und 13 und dem Scharniergelenk 3, abweichend von der Darstellung in Fig. 4, verschieden
lang sind, also nicht auf einem Kreisbogen liegen. Die Scheiben entsprechen den
Scheiben nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3.
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Wie die Fig. 5 bis 11 zeigen, können auch zwei oder mehr hydraulische
Pressen 17 bzw. 19 parallel zueinander geschaltet sein. Die hydraulischen Pressen
sind im eingefahrenen Zustand so ineinander geschachtelt, daß die gesamte Einrichtung
keine wesentlich größere Länge hat als eine einzelne Presse, während sich im ausgefahrenen
Zustand die Verschiebewege der Kolbenstangen addieren. Hierdurch wird erreicht,
daß das Verhältnis der größten Länge zu der kleinsten Länge der Einrichtung so groß
wird, daß man auch bei Hintereinanderschalten von Pressen in der Art, wie sie in
Fig. 4 für einzelne Pressen dargestellt ist, einen entsprechend großen Schwenkwinkel,
z. B. von 180° und mehr, erreicht.
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Nach Fig. 5 bis 7 sind die Kolbenstangen zweier parallelgeschalteter
hydraulischer Pressen 17 durch ein Joch 18 miteinander verbunden, an dem die parallel
zueinander angeordneten Zylinder zweier weiterer Pressen 19 mit ihren oberen Stirnseiten
befestigt sind; so daß sie bei eingefahrenen Pressen 17 im wesentlichen in gleicher
Höhe liegen wie diese. Die Gesamthöhe der Einrichtung im Zustand nach Fig. 5 ist
mit a und die Gesamthöhe im ausgefahrenen Zustand nach Fig. 6 mit A bezeichnet;
das Verhältnis zwischen beiden Strecken ist in diesem Fall nahezu 1: 2,5. Die hydraulischen
Pressen 17 und 19 sind von oben betrachtet kreuzweise zueinander angeordnet (Fig.1).
Sie können aber z. B. auch in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein.
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Nach Fig. 8 bis 10 ist an den Kolbenstangen zweier parallel zueinander
angeordneter hydraulischer Pressen 20 ein Joch 21 angeschlossen, an dem die oberen
Stirnseiten der nach Fig. 8 zwischen den Pressen 20 angeordneten Zylinder zweier
weiterer Pressen 22 liegen.
Die Kolbenstangen dieser Pressen sind
durch ein Joch 23 miteinander verbunden, an dem außerhalb der Pressen 20 die oberen
Stirnseiten der Zylinder zweier weiterer Pressen 24 befestigt sind. Die Kolbenstangen
dieser Pressen sind durch ein Joch 25 miteinander verbunden, das im Punkt 26 an
dem zu schwenkenden Körper oder einer nachgeschalteten Einrichtung angeschlossen
ist. Das Verhältnis zwischen der größten Höhe B der Einrichtung nach Fig. 9 und
der kleinsten Höhe b nach Fig. 8 ist fast gleich 1: 3. Die hydraulischen Pressen
20, 22 und 24 können nach Fig.10 in einer Reihe angeordnet sein. Es ist aber auch
möglich, daß die Pressen, vor allem, wenn jeweils mehr als zwei Pressen parallel
zueinander geschaltet werden, in konzentrischen Ringen angeordnet werden, wofür
Fig. 11 ein Beispiel zeigt.
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Durch eine entsprechende Wahl der Größe des Schwenkkreishalbmessers,
der Zahl der nebeneinander geschalteten hydraulischen Pressen und die Bemessung
der einzelnen Pressen hat man es in der Hand, beliebige Drehmomente auf den Körper
2 in beiden Richtungen auszuüben.